1. Modulo introduttivo: i Sistemi
Informativi Geografici (GIS)
Gaia Gullotta14-15 Maggio 2014, Castrignano dei Greci
– Laboratori dal Basso (LdB)

2. Modulo introduttivo: i Sistemi
Informativi Geografici
• Cos’è un GIS ed il suo potenziale applicativo
• Modelli di rappresentazione e relazioni spaziali
• Coordinate e sistemi di proiezione
• Tabelle attributi e loro gestione
• Principali strumenti operativi e di analisi
• Simbologia cartografica e layout di stampa
• Introduzione al telerilevamento
• Standard OGC
• Risorse sul web ed esercizi di fotointerpretazione
I
n
d
i
c
e

3. Introduzione al telerilevamento
Telerilevamento o
Remote sensing = rilevamento a distanza
Serie di tecniche di osservazione e
caratterizzazione degli oggetti attraverso
il rilevamento a distanza dell’energia
naturalmente assorbita, riflessa o emessa
da tutti i corpi.

4. Introduzione al telerilevamento
3 elementi in gioco:
Oggetto
da
osservare
Piattaforma
che sostiene
il sensore
Terra
Camera
fotogrammetrica,
telecamera, scanner,
radar,ecc..
Satelliti ed
aerei
Un sensore
che rileva a
distanza

5. Introduzione al telerilevamento
3 fasi:
1) Acquisizione
L’elaborazione dei dati avviene in parte nella
stazione ricevente e in parte è svolta dall’utente
prima dell’interpretazione
2) Elaborazione
3) Interpretazione

6. Lo spettro elettromagnetico
Lo spettro elettromagnetico è
l’insieme di tutte le onde
elettromagnetiche. La lunghezza
d’onda aumenta procedendo da
sinistra verso destra dello spettro.

7. I sensori
I sensori elettromagnetici sono strumenti che
registrano la radiazione dello spettro
elettromagnetico.
Si distinguono sensori
attivi e sensori passivi
La risoluzione spettrale, caratteristica di ciascun
sensore, dipende dal numero e dall’ampiezza delle bande
della radiazione elettromagnetica riflessa o emessa dalla
superficie dei corpi e registrata dai sensori stessi.

8. I sensori attivi
I sensori attivi operano soprattutto nella zona
delle microonde utilizzando una sorgente
artificiale di radiazione, posizionata a bordo di
aerei o satelliti.
Es. il radar

9. I sensori passivi
I sensori passivi (i radiometri) registrano la
radiazione riflessa o emessa dagli oggetti,
operando nella zona del visibile e dell’infrarosso.
non utilizzati in caso di cielo coperto e durante le
ore notturne.

10. I sensori passivi
Esempi:
- Le fotografie aeree scattate da una camera
fotogrammetrica (una speciale camera
fotografica) che rileva la radiazione RIFLESSA nel
campo del visibile.
- Dispositivi a scansione che rilevano la radiazione
EMESSA nell’infrarosso termico dai corpi in
base alla loro temperatura (es. studi sulle
correnti marine).
- Speciali pellicole fotografiche che rilevano la
radiazione RIFLESSA nell’infrarosso vicino.
Largamente impiegate nello studio della
vegetazione (la tipologia, lo stato di salute, fase
vegetativa, percentuale di umidità nelle foglie,
ecc..).

11. I sensori passivi
Sensori multispettrali:
rilevano la quantità di energia
riflessa dagli oggetti
generalmente nel visibile e nell’
infrarosso.
Restituiscono immagini
multibanda (multiple) utili alla
produzione di accurate mappe
tematiche.
Sensori pancromatici:
sensibili alla banda del
visibile.
Si ottengono risoluzioni
spaziali maggiori rispetto al
multispettrale. L’immagine
finale presenta diversi toni di
grigio e sarà più adatta ad
individuare le forme ed i
contorni degli oggetti
geografici.

12. Immagini satellitari
Le immagini satellitari sono
matrici di pixel, celle di
uguale dimensione, che
corrispondono all’unità
minima rilevata.
Risoluzione spaziale:
distanza più piccola che il
sensore è in grado
d’individuare
i valori assunti dai
pixel corrispondono
all’intensità della
radiazione riflessa
dall’oggetto
osservato e
compresa
nell’intervallo λ in
cui è sensibile il
sensore utilizzato.
Radianza
media rilevata

13. Immagini satellitari
Le immagini ad 8
bit (1 byte) sono
le più diffuse. I
valori dei pixel
variano tra 0 (=
nero) e 255 (=
bianco). 256 i
livelli
d’informazione
possibili
La scala di grigi ha
un’ampiezza che è
direttamente
proporzionale al
numero di bit.
Le immagini digitali sono codificate e trasmesse seguendo il
principio del sistema binario: 1 (= bianco), 0 (= nero),
aumentando i bit aumentano anche i valori assunti dai pixel.

14. RGB
RGB (= Red, Green, Blue): modello
di colori di tipo additivo basato sui
tre colori fondamentali della luce: il
rosso, il verde ed il blu. La
combinazione a due a due fornisce: il
magenta, il giallo ed il cyano; la
somma dei tre il bianco. L’occhio
umano e i monitor dei computer
funzionano secondo questo modello.
Durante il processamento le immagini satellitari, acquisite
dallo stesso sensore ma su bande differenti o in differenti
date, vengono combinate per creare immagini a colori,
basandosi sul modello di colore RGB

15. Colori naturali e falsi colori
Es. Immagine Landsat 5
acquisita da sensore
sensibile a 7 bande
spettrali: 3 nel visibile
(blu, verde e rosso), 1
nell’infrarosso vicino, 3
nel medio di cui uno nel
cosiddetto “infrarosso
termico”. I monitor
seguono il modello RGB,
così se inseriamo la
banda 1 nel canale blu
dello schermo, la 2 in
quello verde e la 3 in
quello rosso avremo una
sintesi a colori naturali
3,2,1 RGB. Si possono creare altri tipi di sintesi, a
seconda delle finalità dello studio

16. Colori naturali e falsi colori

17. Orbite satelliti
Orbita geosincrona:
il periodo orbitale coincide
con il giorno siderale
terrestre (rispetto alle
stelle fisse: 23h 56’ 4’’)
Orbita geostazionaria:
particolare orbita geosincrona, è
circolare ed equatoriale. Per
ottenere una panoramica globale,
servono molti satelliti in orbita
geostazionaria distribuiti
uniformemente .

18. Orbite satelliti
Orbita polare:
Il satellite passa per i
poli della Terra.
Orbita eliosincrona:
Le orbite dei satelliti che
misurano la riflessione della
luce solare dalla Terra devono
essere regolate al ritmo
giorno e notte. Condizioni di
luce identiche è un requisito
fondamentale per confrontare
sul lungo periodo una stessa
area.
Il passaggio al di sopra di
ciascun punto della Terra
deve avvenire alla stessa
ora locale. Tale requisito è
garantito se il satellite è in
orbita polare.

19. I satelliti
Landsat
1/2/3/4/5/6/7/8
Dati:
-USA (NASA & USGS)
-costellazione di satelliti
-orbita quasi polare eliosincrona a ≈ 900 km L1-3;
≈700 km L4-8
Landsat 1: lanciato il 23/07/1972, operativo fino al
06/01/1978;
Landsat 2: lanciato il 05/03/1978, operativo fino al
22/01/1981;
Landsat 3: lanciato il 05/03/1978, operativo fino al
31/03/1983;
Landsat 4: lanciato il 16/07/1982, operativo fino al
14/12/1993;
Landsat 5: lanciato il 01/03/1984, operativo fino al
05/06/2013;
Landsat 6: lanciato il 05/10/1993, mai operativo;
Landsat 7: lanciato il 15/04/1999, operativo.
Landsat 8: lanciato 11/02/2013, operativo.
N
Note:
con i Landsat inizia l’era dell’earth observation non per
scopi militari.

20. I satelliti
Landsat
1/2/3/4/5/6/7/8
N
Strumenti:
- Landsat 1, 2, 3:
MSS (Multi Spectral Scanner) 4 bande (5 nel L3 anche il
termico) nel VIS e NIR- risoluzione 80m
- Landsat 4, 5:
TM (Thematic Mapper) 7 bande nel VIS e IR – risoluzione
30m (una banda è nell’infrarosso termico, quindi anche
immagini notturne, ma 120m di risoluzione)
-Landsat 6:
-ETM (Enhanced Thematic Mapper) 8 bande: 7 VIS e IR
30m; termico 120m; PAN 15m
- Landsat 7:
ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) 8 bande: 7 VIS
e IR 30m; termico 60m; PAN 15m
- Landsat 8:
OLI (Operational Land Imager) 9 bande, di cui 7
dell’ETM+ e 2 con risoluzione 30m: “Coastal / Aerosol” e
“Cirrus” per lo studio della qualità delle acque e per la
rilevazione dei cirri).

21. I satelliti
SPOT (Satellite pour
l’Observation de la Terre)
1/2/3/4/5/6/7
Dati:
-Francia & Belgio-Svezia
-costellazione di satelliti
-orbita polare eliosincrona a 822 km SPOT 1-5; 694 km
SPOT 6 e (7)
SPOT 1: lanciato il 22/02/1986, operativo fino al
31/12/1990;
SPOT 2: lanciato il 22/01/1990, operativo;
SPOT 3: lanciato il 26/09/1993, operativo fino al
14/11/1997;
SPOT 4: lanciato il 24/03/1998, operativo;
SPOT 5: lanciato il 04/05/2002, operativo;
SPOT 6: lanciato il 09/09/2012, operativo;
SPOT 7: entro il 2014
Note:
SPOT 1-5 lanciati utilizzando l’Ariane 2, 3 e 4
dell’Agenzia Spaziale Europea;
SPOT 6 lanciato con il razzo indiano PSLV.

22. I satelliti
SPOT (Satellite pour
l’Observation de la Terre)
1/2/3/4/5/6/7
Strumenti:
-SPOT 1, 2, 3:
2 HVR MS (High Resolution Visible) con bande nel:verde,
rosso e infrarosso vicino (NIR) - risoluzione 20m
2 HVR PAN - risoluzione 10m
-SPOT 4:
2 HRVIR MS (anche medio infrarosso) – risoluzione 20m
2 HRVIR PAN - risoluzione 10m
-SPOT 5:
2 HRG MS (derivato da HRVIR) - risoluzione 10m
2 HRG PAN - 5m (2,5 m sono prodotti derivati da
originali)
SPOT 6:
NAOMI (New AstroSat Optical Modular Instrument) MS con
bande nel:verde, rosso e infrarosso vicino (NIR) -
risoluzione 6 m
NAOMI PAN - risoluzione 1,5m

23. I satelliti
SPOT (Satellite pour
l’Observation de la Terre)
1/2/3/4/5/6/7
Caratteristiche:
tecnica off-nadir: gli SPOT rilevano lateralmente alla traccia
al suolo, in tal modo vengono incrementate le coperture.
Possono inoltre rilevare la stessa strisciata con angolazioni
diverse in due passaggi consecutivi, si ottiene così un effetto
stereoscopico.

24. I satelliti
Envisat
Dati:
-ESA – European Space Agency
-lanciato nel 1 marzo 2002
-orbita polare eliosincrona a 790 km
-risoluzione MERIS (15bande) 300 m
Note:
sviluppato per studiare e monitorare
l’ambiente terrestre nei suoi molteplici aspetti,
grazie 9 strumenti a bordo.
L'8 aprile 2012 le comunicazioni con il satellite
si sono interrotte. Il 9 maggio 2012 la
missione Envisat è stata dichiarata conclusa.

25. I satelliti
IKONOS
Dati:
-USA
-lanciato nel 24 settembre 1999
-orbita quasi polare ed eliosincrona a 680 km
-risoluzione PAN 1 m
-risoluzione MS 4 cm
Note:
fu il primo satellite ad acquisire immagini
con una risoluzione tra gli 1 e i 4 metri con
un’altezza dell’orbita di 680 km.

26. I satelliti
Quickbird
Dati:
-USA
-lanciato il 18 ottobre 2001
-orbita polare eliosincrona a 600 km
-risoluzione PAN 61 cm
-risoluzione MS 2,5 cm
Caratteristiche:
Tale satellite riesce a coprire vaste aree con
grande precisione acquisendo immagini
durante le ore diurne

27. I satelliti
ALOS (Advanced Land Observing Satellite)
Dati:
-giapponese
-lanciato il 26 Gennaio 2006
-orbita a 697 km
-sensore PRISM risoluzione PAN 2,5 m
-sensore AVNIR-2 (4bande – VIS IRV) 10 m
-sensore radar POLSAR 10 e 100 m

28. I satelliti
KOMPSAT-2
Dati:
-Kompsat: primi satelliti della Corea del Sud
-lanciato nel 2006
-prodotto da: Korea Aerospace Research Institute
-orbita quasi polare ed eliosincrona a 685 km
-risoluzione PAN 1 cm
-risoluzione MS 4 cm
Note:
Nel 2006 ad Arirang 1 (lanciato il 21 Dicembre del
1999) è seguito Arirang 2, ma se ne sono perse
le tracce il 6 gennaio del 2008, Sono comunque in
progetto altri satelliti della serie.

29. Immagini radar
Illuminazione diurna non
necessaria (es. utili per studi sulle
regioni polari)
Radar sono sensori attivi che
inviano un segnale (microonde)
sulla Terra e misurano quello
riflesso.
Indipendente dalle condizioni
meteorologiche (es. utili per
studi sulle regioni caratterizzate da
frequenti coperture nuvolose)
Il segnale riflesso
fornisce
informazioni su:
geometrie, tipo di
materiale,
contenuto di
umidità e
scabrosità
superfici

30. Immagini radar
DEM: Digital
Elevation Model (o
DTM – Modello
Digitale del Terreno)
Falsi colori
Rappresentazione digitale della
superficie terrestre
In bianco zone più
elevate, nero a più
bassa quota

31. Immagini radar
DEM
Classificazione dei
versanti in base alla
pendenza
Classificazione dei
versanti in base
all’esposizione

32. Immagini radar
DEM

33. LIDAR
LIDAR (Laser Imaging
Detection and Ranging):
Nuova tecnica di
telerilevamento che
utilizza un impulso laser
per determinare la
distanza di superfici ed
oggetti.

34. Foto aeree
Camera
fotogram
metrica
Computer
di bordo
La camera effettua una serie di
riprese mentre l’aero segue il
piano di volo
Si ottiene una
“strisciata”
di fotogrammi

35. Foto aeree
Tra i fotogrammi contigui esiste
una zona di sovrapposizione
Visione 3D tramite
lo stereoscopio

36. Foto aeree
Volo Italia:
copertura aerofotogrammetrica del
territorio nazionale. Tre voli
compiuti dalla Compagnia
Generale Riprese aeree negli anni
1988/1989 (5786 fotogrammi),
1994/1995 (6346 fotogrammi) e
1998/1999 (22665 fotogrammi). I
primi due voli in bianco e nero, il
terzo a colori.
Pochi Paesi vantano una ripresa
fotografica così accurata.
RAF (Royal Air Force):
foto scattate durante la
Seconda Guerra Mondiale.
Coprono in parte l’Italia
meridionale, perché
effettuate da ricognitori che
avevano come base S.
Severo in Puglia, in
ragione dell’avanzata degli
Alleati.
preziosi documenti storici